基于LED和数字微镜的自适应前照灯关键技术研究

摘要

随着社会不断的发展、进步，汽车技术也不断的推陈出新。行车安全是评价汽车性能的重要指标之一，而汽车前照灯是保障汽车行车安全的核心器件，汽车前照灯目前有两个发展方向：一是LED光源替代传统的前照灯光源，如卤素灯、氙气灯等；二是自适应前照灯将逐渐替代传统的只有远光和近光两种照明模式的前照灯。自适应汽车前照灯系统（Adaptive Front-lighting System），简称AFS，能够根据路面和天气状况的变化自动地调节前照灯的照明模式。不同的照明模式对应不同的照明角度和照明距离。AFS拥有标准照明模式、高速照明模式、城镇照明模式、雨雪天气照明模式和弯道照明模式等。与传统只有远光和近光的前照灯相比，AFS可以降低事故发生的概率，保障行车安全。
　　本文介绍了自适应前照灯的发展历史、自适应前照灯国内外研究的现状以及自适应前照灯的配光标准，提出基于LED和数字微镜的自适应前照灯的设计方法，该方法以LED和数字微镜元件(DMD，digital micromirror device)为核心器件，首先利用几何光学和非成像光学的原理计算出前照灯各部分的参数，然后用光学软件TracePro对前照灯建模、优化和光线追迹，最后分析仿真结果。
　　本文在设计基于LED和数字微镜的自适应前照灯的过程中，提出两种不同的设计方案，第一种方案是采用正置锥形导光管做为匀光器件，利用弯形导光管和复合抛物面聚光器收集、利用数字微镜反射的多余的光线；第二种方案是采用双排复眼透镜作为匀光器件并在数字微镜上形成具有明暗截止线的光斑，每一排复眼透镜都由三种不同形状的小透镜组成，同时还设计了一种结构简单、便于制造的远光灯。

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第一章 绪论

1.1前照灯基本结构和分类

1.2 自适应前照灯概述和国内外研究现状

1.3 LED发光原理和发光特性

1.4 DLP光学系统简介

1.5课题研究意义和研究内容

第二章 自适应前照灯设计的光学基础

2.1几何光学基本原理

2.2非成像光学

2.3光度学基础

2.4 TracePro光学仿真原理

2.5自适应前照灯的配光标准

第三章 基于导光管和数字微镜元件的自适应前照灯设计

3.1单片式DLP技术存在的缺陷

3.2整体光学方案

3.3 DMD芯片和LED光源选择

3.4主光管设计

3.5耦合方式设计

3.6收集光管设计

3.7准直系统设计

3.8投影镜头设计

3.9仿真与结果分析

3.10本章小结

第四章 基于复眼透镜和数字微镜元件的自适应前照灯设计

4.1 整体方案

4.2Passing Beam设计

4.3 仿真与结果分析

4.4 本章小结

第五章 远光灯设计

5.1 远光设计

5.2仿真结果与分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士阶段的研究成果

致谢